JP6659142B2 - 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法 - Google Patents

磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真法を用いて静電荷像を顕像化するための画像形成方法に使用される磁性キャリアに関するものである。
近年、電子写真法は複写機やプリンターなど広く用いられており、細線や小文字、写真又はカラー原稿のような様々な対象に対応できることが要求されている。さらに高画質化や高品位化、高速化及び連続化についても、合わせて要求されており、今後も益々これらの要求は高くなるものと思われる。
これらの諸要求を満たすキャリア粒子として高速化、連続化によってもトナーを壊すことのない比重2.0〜5.0程度の複合体粒子が広く使用されている。
キャリア粒子の特性向上の要求はとどまることがなく、特にフルカラー画像の高画質化を達成するためには、小粒径のトナーに対して磁性キャリアとしての帯電性に優れていることが要求される。
即ち、トナーに対して均一な帯電量を与え、かつ長時間の使用によっても帯電量が変化せず、さらに環境の変化によっても帯電量が変化しないことが重要であり、このような諸特性をみたす磁性キャリアとしては耐久性に優れていることが強く要求されている。
従来、磁性キャリアの耐久性を向上させるために、(1)磁性芯材粒子の粒子表面にシランカップリング剤などを含有するシリコーン樹脂被覆層を設けた磁性キャリア(特許文献1参照)がある。また、(2)磁性芯材粒子の粒子表面にカップリング剤を処理した上にさらにシリコーン樹脂を被覆した磁性キャリア(特許文献2参照)がある。さらに(3)磁性芯材粒子の粒子表面にアミノシランカップリング剤を処理し、それと反応し得る官能基を有する樹脂からなる被覆層を有する磁性キャリア(特許文献3参照)が知られている。
しかしながら、耐久性が優れている磁性キャリアは、現在最も要求されているところでさらなる向上が望まれている。
さらに、耐久性を向上させるために、被覆用樹脂や被覆状態の改良、あるいは添加剤等の付与を行っている例特許文献4、5、6参照)がある。こういった例により、種々の環境においても耐久性は向上するが、環境変動時の耐久性といった面で、さらなる改善が必要であった。
特開平7−104522号公報 特開昭62−121463号公報 特開平4−198946号公報 特開2007−333886号公報 特開2013−127587号公報 特開2011−247977号公報
本発明の目的は、上記のような問題点を解決した磁性キャリアを提供するものであり、具体的には、過酷な環境変動下においても高画質画像を長期にわたって出力できる、長寿命現像剤にも使用可能な磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法を提供することを課題とする。
本発明は、磁性キャリアコア表面に樹脂被覆層が形成された磁性キャリアであって、
前記樹脂被覆層は、
i)脂環式の炭化水素基を有するアクリル酸エステル又は脂環式の炭化水素基を有するメタクリル酸エステルを含むモノマーを重合して得られる、酸価が0.0mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Aと、
ii)アクリル酸又はメタクリル酸を含むモノマーを重合して得られる、酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Bと、
iii)Mg、Al、Zn、Ca、Sr、及びTiから選ばれる金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子から選択される一種または二種以上の無機粒子
とを含有し、
前記樹脂被覆層に含有される全樹脂成分を100質量部としたとき、
i)前記被覆用樹脂Aの含有量は10質量部以上90質量部以下であり、
ii)前記被覆用樹脂Bの含有量は10質量部以上90質量部以下であり、
iii)前記無機粒子の含有量は1.0質量部以上50.0質量部以下
であり、
前記無機粒子は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、及びアルミネートカップリング剤から選択される1種又は2種以上の化合物により表面処理された粒子であることを特徴とする磁性キャリアに関する。
また、本発明は、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーと、磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤であって、
前記磁性キャリアが、上記構成の磁性キャリアであることを特徴とする二成分系現像剤に関する。
また、本発明は、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着工程を有し、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて、補給用現像剤が現像器に補給され、現像器内で過剰になった磁性キャリアが必要に応じて現像器から排出される画像形成方法に使用するための補給用現像剤であって、
前記補給用現像剤は、補給用磁性キャリアと結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーとを含有し、
前記補給用現像剤は、前記補給用磁性キャリア1質量部に対して前記トナーを2質量部以上50質量部以下の配合割合で含有しており、
前記補給用磁性キャリアは、上記構成の磁性キャリアであることを特徴とする補給用現像剤に関する。
また、本発明は、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を現像器内の二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、転写されたトナー像を転写材に定着する定着工程を有し、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて、補給用現像剤が現像器に補給され、現像器内で過剰になった磁性キャリアが必要に応じて現像器から排出される画像形成方法であって、
前記補給用現像剤は、補給用磁性キャリアと結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーとを含有し、
前記補給用現像剤は、前記補給用磁性キャリア1質量部に対して前記トナーを2質量部以上50質量部以下の配合割合で含有しており、
前記補給用磁性キャリアは、上記構成の磁性キャリアであることを特徴とする画像形成方法に関する。
さらに、本発明は、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着工程を有する画像形成方法であって、
前記二成分系現像剤として、上記構成の二成分系現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法に関する。
環境変動の過酷な使用状況下においても、長期にわたり濃度変化が少なく、高画質画像を出力することができる。
本発明の磁性キャリアを用いることができる画像形成装置の概略図である。 本発明の磁性キャリアを用いることができる画像形成装置の概略図である。 GPC分子量分布曲線における被覆樹脂含有量規定方法の概略図である。 GPC分子量分布曲線における被覆樹脂含有量規定方法の概略図である。
本発明の磁性キャリアの被覆樹脂は、脂環式の炭化水素基を有するアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを含むモノマーを重合して得られる重合体(被覆用樹脂A)、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーを重合して得られる重合体であって、極性基を有し、酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下である重合体(被覆用樹脂B)、及び、Mg、Al、Zn、Ca、Sr、及びTiから選ばれる金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子から選択される一種または二種以上の無機粒子を含有することを特徴とする。これらの樹脂A、B及び無機粒子が、混合され、十分に相溶していることが好ましい。なお、以下の説明において、(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸を表し、(メタ)アクリル酸エステルはアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを表す。
樹脂被覆層の役割は、長期的にトナーに安定した帯電を付与させることである。そのために最も重要なことは、被覆樹脂の塗膜強度が高く、摩擦などのストレスで、被覆樹脂表面が変質しないことである。こういった効果を得るために、従来技術としてフッ素含有アクリル樹脂や、シリコーン樹脂が用いられてきている。しかし、環境変動や連続出力など、過酷な使用条件で複写機を使用し続けた場合、樹脂の削れや剥がれなどが発生し、画像に支障をきたすことがあった。これは、フッ素含有アクリル樹脂や、シリコーン樹脂が硬くて脆い性質であるが故であった。
そこで本発明者らは、一定の酸価を有する樹脂組成物中に、無機粒子を添加した樹脂被覆層を有する磁性キャリアを用いることで、上記課題を克服することを試みた。これにより、樹脂被覆層の樹脂組成物と、磁性キャリアコアとの密着性が向上し、塗膜強度も向上することがわかった。密着性の向上は、磁性キャリアコア、あるいは磁性キャリアコアに用いる樹脂と、被覆樹脂の極性基との相互作用の影響であると、本発明者らは考えている。
しかし、樹脂被覆層の塗膜強度を向上させることで、硬くて脆くなる性質を改善するには、更なる改善が必要であった。
一方、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系の樹脂組成物を使用することで、磁性キャリア表面の塗膜面を均一にすることができ、トナー由来の付着物による汚染が少ない樹脂被覆層を形成することが知られている。しかし、過酷な環境で、長期にわたり使用された場合、塗膜の薄層化が生じ易く、トナーに安定した帯電を付与させることが困難になることもあるため、更なる改善が求められた。
そこで、樹脂被覆層に脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を使用する樹脂組成物に微粒子を添加する検討も行ったが、本発明者が求める程の改善には至らなかった。
また、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を使用する樹脂組成物に一定の酸価を持たせる検討を行った。これにより磁性キャリアコアとの密着性は向上したが本発明者らが想像するほど、長期に亘る帯電安定効果が得られなかった。このことについて、本発明者らは鋭意検討の結果、樹脂を製造してから、保管された期間が長い程、樹脂被覆層の平滑性が低くなっていることを見出した。おそらく被覆用樹脂Aの脂環式の炭化水素基の電子供与性と、被覆用樹脂Bの極性基の電子吸引性の影響で、樹脂の自己凝集が起こり、被覆面が均一になりにくくなる可能性があるのではないかと、本発明者らは考える。
これらの結果から本発明者らは、それぞれ脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂組成物、一定の酸価を有する樹脂組成物、及び微粒子をブレンドし、磁性キャリアコアに被覆することを行った。その結果、樹脂の塗膜強度が向上するだけでなく、塗膜の靱性も向上し、上記課題を解決することが分かった。
一定の酸価を有する樹脂組成物中に、微粒子を添加した樹脂組成物中の分子間の隙間に、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を使用する樹脂組成物が入り込むことで分子鎖が複雑に絡み合い、塗膜の靱性が向上するものと考える。
さらに鋭意検討の結果、特定の金属酸化物、あるいは炭酸塩を微粒子として使用することで、大きな効果が発動することが分かり、本発明に至った。
本発明の磁性キャリアに使用する樹脂被覆層は、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルを含むモノマーを重合して得られる、酸価が0.0mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Aと、(メタ)アクリル酸を含むモノマーを重合して得られる、酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Bと、Mg、Al、Zn、Ca、Sr、及びTiから選ばれる金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子から選択される一種または二種以上の無機粒子を含有していることが特徴である。
被覆用樹脂Aに使用する、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系樹脂組成物は、磁性キャリアコア表面に被覆した樹脂の塗膜面を平滑にし、トナー由来成分の付着を抑制し、帯電能低下を抑える働きがある。しかし、本発明では、樹脂組成物の粘性を下げ、酸価を有する樹脂とブレンドした際、塗膜の靱性を向上させる効果もある。
脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーが無い場合、長期使用時、磁性キャリアの樹脂被覆層が劣化し、画像濃度変化、画像品質が悪化する。
本発明に使用する、好ましい脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、例えば、アクリル酸シクロブチル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘプチル、アクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸ジシクロペンテニル及びメタクリル酸ジシクロペンタニルなどが挙げられる。これらのモノマーを1種又は2種以上を選択して使用してもよい。
脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、被覆用樹脂Aの全モノマーを100質量部としたとき、50質量部以上90質量部以下で含有されていることが好ましい。
また、被覆用樹脂Aの酸価は、0mgKOH/g以上、3.0mgKOH/g以下である。好ましくは0mgKOH/g以上2.8mgKOH/g以下であり、より好ましくは0mgKOH/g以上2.5mgKOH/g以下である。酸価が3.0mgKOH/gを超えると、酸価の影響で、樹脂が自己凝集し易くなり、樹脂被覆層の靱性が低下する。また樹脂被覆層表層の平滑性も低下し易くなる。
酸価は、カルボキシ基、スルホン酸基等の極性基を有するモノマーを使用し、モノマー添加量を調整することで制御できる。しかし樹脂Aは酸価を極力低くすることが好ましいため、極性基を有するモノマーを使用しないことが好ましい。エステルモノマーのみを使用した場合においても、僅かに酸価が発生する場合があるが、重合時、エステルの一部が分解してカルボキシ基が発生するためであると考える。
さらに、上記被覆用樹脂Aは、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、マクロモノマーとを共重合することにより得られた樹脂であることが好ましい。被覆用樹脂Aに、マクロモノマーを使用しない場合に比べ、分子鎖の絡み合いがより複雑で強固になるため、塗膜の靱性はさらに向上する。
前記マクロモノマーは、少なくともアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、スチレン、アクリロニトリル、及びメタクリロニトリルから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを重合することにより得られるモノマーであることが好ましい。
マクロモノマーの、重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000以上10,000以下であり、より好ましくは3,000以上8,000以下である。
マクロモノマーの含有量は、被覆用樹脂Aの全モノマーを100質量部としたとき、5.0質量部以上40.0質量部以下であることが好ましい。
前記被覆用樹脂Bの酸価は、4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下である。好ましくは、4.5mgKOH/g以上40.0mgKOH/g以下である。被覆用樹脂Bが上記範囲の酸価を有することで、磁性キャリアコア、及び前記幹微粒子との密着性が向上するとともに、塗膜強度も向上する。酸価4.0mgKOH/g未満では磁性キャリアコア及び前記幹微粒子との密着性の効果や、塗膜強度向上が得られなくなる。また、帯電能が不安定になり、環境差が大きくなる。一方、50.0mgKOH/gを超えると、前記樹脂被覆層が吸湿し易くなり、長期使用時、特に高温高湿環境下で、帯電能が不安定になり、画像濃度などが不安定になる。
被覆用樹脂Bにおける、(メタ)アクリル系モノマーとしては、特に制限されず、被覆用樹脂Bに酸価を付与する極性基を有するものであればよい。被覆用樹脂Bに酸価を付与させるような、極性基として好ましいのはカルボキシ基、スルホン酸基などが挙げられる。具体的な(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ビニルスルホン酸などが挙げられる。アクリル酸、メタクリル酸等の極性基を有するモノマー比を多くすることで、酸価は向上するため、これらのモノマー比率を調整することで、酸価は制御できる。
本発明に使用する無機粒子は、Mg、Al、Zn、Ca、Sr、及びTiから選ばれる金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子から選択されるものである。好ましくは、MgO、Al23、ZnO、TiO2、SrTiO3、CaTiO3、及びMgTiO3から選択される金属酸化物である。あるいはCaCO3、MgCO3、及びSrCO3から選択される無機炭酸塩である。上記金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子は、鋭意検討の結果、水分吸着性や磁性キャリアの抵抗調整の観点から、好ましく使用することができることが分かった。前記属酸化物粒子や炭酸塩粒子を使用しない場合、帯電安定性が低下し、画像濃度安定性に影響が出る恐れがある。
前記無機粒子と、被覆用樹脂A、及び被覆用樹脂Bをブレンドして用いることで、樹脂被覆層の塗膜強度及び靱性が向上し、長期にわたり画像濃度が安定する。上記無機粒子の表層には、ヒドロキシ基が存在していることが一般的であるが、被覆用樹脂Bのカルボキシ基やスルホン酸基との化学的な相互作用で、塗膜強度が向上するのではないかと本発明者らは考える。さらに被覆用樹脂Aの脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルの分子鎖の絡み合いがより複雑で強固みあることで樹脂被覆層の靱性が向上するのではないかと、本発明者らは考える。
前記無機粒子の一次粒子の個数平均粒子径は、50nm以上2000nm以下であることが好ましく、より好ましくは60nm以上1800nm以下である。50nm未満である場合、若しくは2000nmを超える場合は、塗膜強度と靱性の両立に影響が出る懸念があり、画像濃度の安定に影響を及ぼす可能性が生じる。
また、前記無機粒子の表面のヒドロキシ基濃度は、10.0%以上であることが好ましく、より好ましくは、20.0%以上70.0%以下である。このヒドロキシ基濃度が高い程、被覆用樹脂Bとの化学的な相互作用が向上し、塗膜強度が向上する。その結果より長期にわたり画像濃度が安定する。
ヒドロキシ基濃度とは、X線光電子分光(以下、XPS)測定において、粒子由来の元素に対する、ヒドロキシ基の割合を示したものである。
ヒドロキシ基濃度の調整方法は、無機粒子基体の表面を化学処理することで調整できる。表面処理に使用する化合物として好ましいのは、シランカップリング剤、シラン化合物、チタネートカップリング剤、及びアルミネートカップリング剤等が挙げられる。これら化合物の処理量を多くすることでヒドロキシ基濃度を小さくすることができる。
本発明の樹脂被覆層は、上記被覆用樹脂A、被覆用樹脂B、及び前記無機粒子が混合した状態であることが好ましい。樹脂被覆層の樹脂成分の質量を基準としたとき、i)被覆用樹脂Aは10質量部以上90質量部以下、ii)被覆用樹脂Bは10質量部以上90質量部以下である。被覆用樹脂A、又は被覆用樹脂Bの含有量が、10質量部未満である場合、樹脂被覆層の塗膜強度や靱性だけでなく、樹脂被覆層表面の平滑性や、磁性キャリアコアとの密着性が充分に得られない。好ましくは、被覆用樹脂Aは30質量部以上70質量部以下、ii)被覆用樹脂Bは30質量部以上70質量部以下である。
また前記無機粒子の含有量は、樹脂被覆層に含有される全樹脂成分を100質量部としたとき、1.0質量部以上50.0質量部以下であるが、好ましくは、5.0質量部以上40.0質量部以下である。1.0質量部未満あるいは50.0質量部を超える場合は、塗膜強度と靱性の両立ができず、長期使用時の画像濃度安定性が低下する。
本発明では、上記被覆用樹脂A、被覆用樹脂B、及び無機粒子を、磁性キャリアコア表面に被覆する際(例えば、塗布用の樹脂溶液を調製する際)に混合することで優れた効果を発揮でき、好ましい。特に好ましいのは、被覆する直前に混合することである。これにより被覆用樹脂や無機粒子の化学的な相互作用による凝集を少なくすることができ、環境変動時の過酷な使用状況下において、長期間使用しても、高品位無画像を出力し続けることが可能となる。おそらく、被覆用樹脂Aの脂環式の炭化水素基や無機粒子のヒドロキシ基の電子供与性と、被覆用樹脂Bのカルボキシ基やスルホン酸基の電子吸引性との化学的な相互作用で、塗膜強度が向上しているものと推察する。
樹脂被覆層の全樹脂成分の酸価は、1.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下であることが好ましい。より好ましくは、2.0mgKOH/g以上15.0mgKOH/g以下である。酸価が上記範囲にあることで、磁性キャリアコアとの密着性、塗膜強度、及び帯電付与能の向上を同時に達成することが容易となる。
酸価1.0mgKOH/g未満では磁性キャリアコアとの密着性の効果が得られ難くなる。また、帯電能が不安定になり、環境差が大きくなる。10.0mgKOH/gを超えると、樹脂被覆層が吸湿し易くなり、長期使用時、特に高温高湿環境下で、帯電能が不安定になり、画像濃度などが不安定になる。樹脂被覆層の樹脂成分の酸価は、樹脂A、Bの混合比を調整することにより制御することができる。
さらに樹脂被覆層の、70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値が9.0×107Pa以上1.0×1010Pa以下、損失弾性率(G”)の最小値が9.0×106Pa以上1.0×109Pa以下であることが、塗膜面の安定性の観点で好ましい。より好ましくは、貯蔵弾性率(G’)の最小値が1.0×108Pa以上8.0×109Pa以下であり、損失弾性率(G”)の最小値が2.0×107Pa以上8.4×108Pa以下である。
70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値が9.0×107Pa未満、又は損失弾性率(G”)の最小値が9.0×106Pa未満の場合、塗膜面が軟化し易くなり、トナー由来の付着物による帯電能低下が起こり易くなる傾向にある。70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値が1.0×1010Pa、又は損失弾性率(G”)の最小値が1.0×109Paを超える場合、磁性キャリアコアへの被覆工程で、被覆し難くなる傾向にある。その結果、塗膜面の平滑性が低下傾向にあり、出力画像に影響が出る可能性が生じる。
樹脂A、樹脂Bのガラス転移温度(Tg)を高くすると、貯蔵弾性率(G’)は大きくなる傾向にある。Tgは、モノマーの種類や樹脂の分子量で制御できる。70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値は、樹脂A、BのTg制御、及び混合比率により制御することができる。また、損失弾性率(G”)は、樹脂の酸価等の極性、分子量、Tgが大きいと、大きくなる傾向にある。そのため損失弾性率(G”)の最小値は、これらの樹脂物性を調整することにより制御することができる。さらに樹脂AとBを混合することで、分子間で水素結合等の相互作用により、貯蔵弾性率(G’)や損失弾性率(G”)が高くなる場合がある。こういった場合も考慮し、貯蔵弾性率(G’)や損失弾性率(G”)を制御していく必要がある。
被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bにおいて、それぞれ特定のモノマー以外に好ましく使用可能なモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸テトラデシル、アクリル酸ペンタデシル、アクリル酸ヘキサデシル、アクリル酸ヘプタデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸テトラデシル、メタクリル酸ペンタデシル、メタクリル酸ヘキサデシル、メタクリル酸ヘプタデシル及びメタクリル酸オクタデシルなどが挙げられる。
本発明に使用する、処理前の磁性キャリアコア粒子について説明する。
本発明の磁性キャリアに用いる磁性キャリアコアとしては、樹脂成分中に、磁性体が分散された磁性体分散型樹脂粒子、又は空孔部に樹脂を含有する多孔質磁性コア粒子を用いることが好ましい。これらは、磁性キャリアの真密度を低くできるため、トナーへの負荷を軽減することができる。これにより、長期間の使用においても、画質の劣化が少なく、トナーとキャリアで構成された現像剤の交換頻度を減らすことが可能となる。しかし磁性体分散型樹脂粒子、あるいは多孔質磁性コア粒子を使用ではなく、市販の磁性キャリアコアを用いても、本発明の効果は十分に発揮する。
上記磁性体分散型樹脂粒子に使用する磁性体成分としては、マグネタイト粒子粉末、マグヘマイト粒子粉末、又はこれらにケイ素の酸化物、ケイ素の水酸化物、アルミニウムの酸化物及びアルミニウムの水酸化物から選ばれる1種又は2種以上が含まれる磁性鉄酸化物粒子粉末、バリウム、ストロンチウム又はバリウム−ストロンチウムを含むマグネトプランバイト型フェライト粒子粉末、マンガン、ニッケル、亜鉛、リチウム及びマグネシウムから選ばれた1種又は2種以上を含むスピネル型フェライト粒子粉末などの各種磁性鉄化合物粒子粉末が使用できる。これらの中でも、磁性鉄酸化物粒子粉末が好ましく使用できる。
さらに上記磁性体成分の他に、ヘマタイト粒子粉末のような非磁性鉄酸化物粒子粉末、ゲータイト粒子粉末のような非磁性含水酸化第二鉄粒子粉末、酸化チタン粒子粉末、シリカ粒子粉末、タルク粒子粉末、アルミナ粒子粉末、硫酸バリウム粒子粉末、炭酸バリウム粒子粉末、カドミウムイエロー粒子粉末、炭酸カルシウム粒子粉末、亜鉛華粒子粉末などの比磁性無機化合物粒子粉末を、磁性鉄化合物粒子粉末と併用して使用できる。
磁性鉄化合物粒子粉末と非磁性無機化合物粒子粉末とを混合して使用する場合には、これらの混合割合は、磁性鉄化合物粒子粉末が少なくとも30質量%含有されていることが好ましい。
本発明において、磁性鉄化合物粒子粉末は、その全部又は一部が親油化処理剤で処理されていることが好ましい。
その場合に用いられる親油化処理剤としては、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、有機酸基、エステル基、ケトン基、ハロゲン化アルキル基及びアルデヒド基からから選ばれた1種又は2種以上の官能基を有する有機化合物やそれらの混合物が使用できる。
官能基を有する有機化合物としてはカップリング剤が好ましく、より好ましくはシランカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤であり、シラン系カップリング剤が特に好ましい。
上記磁性体分散型樹脂粒子を構成するバインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。
例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがあるが、安価で製法面の容易性からフェノール樹脂を含有していることが好ましい。例えば、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。
本発明における複合体粒子を構成するバインダー樹脂と磁性鉄化合物粒子粉末との含有割合は、バインダー樹脂1〜20質量%と磁性鉄化合物粒子粉末80〜99質量%であることが好ましい。
次に、本発明に係る磁性体分散型樹脂粒子の製造方法について述べる。
複合体粒子は、例えば、後述する実施例に記載されている通り、磁性、非磁性の無機化合物粒子粉末及び塩基性触媒の存在下で、フェノール類とアルデヒド類とを水性媒体中で撹拌を行う。その後フェノール類とアルデヒド類とを反応・硬化させて、磁性鉄酸化物粒子粉末などの無機化合物粒子とフェノール樹脂とを含有する複合体粒子を生成する方法がある。
また磁性鉄酸化物粒子粉末などの無機化合物粒子を含有したバインダー樹脂を粉砕する、所謂、混練粉砕法などによって製造することもできる。磁性キャリアの粒径を容易に制御し、シャープな粒度分布にするために前者の方法が好ましい。
本発明で使用する多孔質磁性コア粒子について説明する。
多孔質磁性コア粒子の材質としては、マグネタイト又はフェライトが好ましい。さらに、多孔質磁性コア粒子の材質は、フェライトであることが多孔質磁性コア粒子の多孔質の構造を制御したり、抵抗を調整できるため、より好ましい。
フェライトは次の一般式で表される焼結体である。
(M12O)x(M2O)y(Fe23z
(式中、M1は1価、M2は2価の金属であり、x+y+z=1.0とした時、x及びyは、それぞれ0≦(x,y)≦0.8であり、zは、0.2<z<1.0である)
式中において、M1及びM2としては、Li、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Zn、Ca、からなる群から選ばれる1種類以上の金属原子を用いることが好ましい。そのほかにもNi、Co、Ba、Y、V、Bi、In、Ta、Zr、B、Mo、Na、Sn、Ti、Cr、Al、Si、希土類なども用いることができる。
磁性キャリアでは、磁化量を適度に維持し、細孔径を所望の範囲にするためや多孔質磁性コア粒子表面の凹凸状態を好適にすることが求められる。また、フェライト化反応の速度を容易にコントロールでき、多孔質磁性コアの比抵抗と磁気力を好適にコントロールできることも求められる。以上の観点から、Mn元素を含有する、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Sr系フェライト、Li−Mn系フェライトがより好ましい。
以下に、多孔質磁性キャリア粒子としてフェライト粒子を用いる場合の製造工程を詳細に説明する。
<工程1(秤量・混合工程)>
上記フェライトの原料を、秤量し、混合する。
フェライト原料としては、上記金属元素の金属粒子、又はその酸化物、水酸化物、シュウ酸塩、炭酸塩などが挙げられる。混合する装置としては、例えば以下のものが挙げられる。ボールミル、遊星ミル、ジオットミル、振動ミル。特にボールミルが混合性の観点から好ましい。具体的には、ボールミル中に、秤量したフェライト原料、ボールを入れ、0.1時間以上20.0時間以下、粉砕・混合する。
<工程2(仮焼成工程)>
粉砕・混合したフェライト原料を、大気中又は窒素雰囲気下で焼成温度700℃以上1200℃以下の範囲で、0.5時間以上5.0時間以下仮焼成し、フェライト化する。焼成には、例えば以下の炉が用いられる。バーナー式焼却炉、ロータリー式焼成炉、電気炉などが挙げられる。
<工程3(粉砕工程)>
工程2で作製した仮焼フェライトを粉砕機で粉砕する。
粉砕機としては、所望の粒径が得られれば特に限定されない。例えば以下のものがあげられる。クラッシャーやハンマーミル、ボールミル、ビーズミル、遊星ミル、ジオットミルなどが挙げられる。
フェライト粉砕品を所望の粒径にするために、例えば、ボールミルやビーズミルでは用いるボールやビーズの素材、粒径、運転時間を制御することが好ましい。具体的には、仮焼フェライトスラリーの粒径を小さくするためには、比重の重いボールを用いたり、粉砕時間を長くすればよい。また、仮焼フェライトの粒度分布を広くするためには、比重の重いボールやビーズを用い、粉砕時間を短くすることで得ることができる。また、粒径の異なる複数の仮焼フェライトを混合することでも分布の広い仮焼フェライトを得ることができる。
また、ボールミルやビーズミルは、乾式より湿式の法が、粉砕品がミルの中で舞い上がることがなく粉砕効率が高い。このため、乾式より湿式の方がより好ましい。
<工程4(造粒工程)>
仮焼フェライトの粉砕品に対し、水、バインダーと、必要に応じて、細孔調整剤を加える。細孔調整剤としては、発泡剤や樹脂微粒子が挙げられる。発泡剤として、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウムが挙げられる。樹脂微粒子として、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体のようなスチレン共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂;脂肪族多価アルコール、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール類及びジフェノール類から選択されるモノマーを構造単位として有するポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂の微粒子が挙げられる。
上記バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールが用いられる。
工程3において、湿式で粉砕した場合は、フェライトスラリー中に含まれている水も考慮し、バインダーと必要に応じて細孔調整剤を加えることが好ましい。
得られたフェライトスラリーを、噴霧乾燥機を用い、100℃以上200℃以下の加温雰囲気下で、乾燥・造粒する。噴霧乾燥機としては、所望の多孔質磁性コア粒子の粒径が得られれば特に限定されない。例えば、スプレードライヤーが使用できる。
<工程5(本焼成工程)>
次に、造粒品を800℃以上1400℃以下で1時間以上24時間以下焼成する。焼成温度を上げ、焼成時間を長くすることで、多孔質磁性コア粒子の焼成が進み、その結果、細孔径は小さく、かつ、細孔の数も減る。
<工程6(選別工程)>
以上の様に焼成した粒子を解砕した後に、必要に応じて、分級や篩で篩分して粗大粒子や微粒子を除去してもよい。
磁性コア粒子の体積分布基準50%粒径(D50)は、18.0μm以上68.0μm以下であることが、画像へのキャリア付着とガサツキの抑制のためより望ましい。
<工程7(充填工程)>
本発明の磁性キャリアは、多孔質磁性コア粒子の空孔の少なくとも一部に、樹脂が充填された磁性キャリアであることが好ましい。
多孔質磁性コア粒子は、内部の細孔容積によっては物理的強度が低くなることがあり、磁性キャリアとしての物理的強度を高めるために、多孔質磁性コア粒子の空孔の少なくとも一部に樹脂の充填を行うことが好ましい。多孔質磁性コア粒子に充填される樹脂の量としては、多孔質磁性コア粒子に対して2質量%以上15質量%以下であることが好ましい。磁性キャリア毎の樹脂含有量にバラつきが少なければ、内部空隙内の一部にのみ樹脂が充填されていても、多孔質磁性コア粒子の表面近傍の空隙にのみ樹脂が充填され内部に空隙が残っていても、内部空隙が完全に樹脂で充填されていてもよい。
多孔質磁性コア粒子の空孔に、樹脂を充填する方法としては、特に限定されないが、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、及び流動床のような塗布方法により多孔質磁性コア粒子を樹脂溶液に含浸させ、その後、溶剤を揮発させる方法が挙げられる。多孔質磁性コア粒子の空隙に樹脂を充填させる方法としては、樹脂を溶剤に希釈し、これを多孔質磁性コア粒子の空隙に添加する方法が採用できる。ここで用いられる溶剤は、樹脂を溶解できるものであればよい。有機溶剤に可溶な樹脂である場合は、有機溶剤として、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノールが挙げられる。また、水溶性の樹脂又はエマルジョンタイプの樹脂である場合には、溶剤として水を用いればよい。
上記樹脂溶液における樹脂固形分の量は、好ましくは1質量%以上50質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上30質量%以下である。50質量%より樹脂量の多い樹脂溶液を用いると粘度が高いため多孔質磁性コア粒子の空隙に樹脂溶液が均一に浸透しにくい。また、1質量%未満であると樹脂量が少なく、多孔質磁性コア粒子への樹脂の付着力が低くなる場合がある。
上記多孔質磁性コア粒子の空隙に充填する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらを用いてもかまわない。多孔質磁性コア粒子に対する親和性が高いものであることが好ましく、親和性が高い樹脂を用いた場合には、多孔質磁性コア粒子の空隙への樹脂の充填時に、同時に多孔質磁性コア粒子表面も樹脂で覆うこともできる。
上記充填する樹脂として、熱可塑性樹脂としては、以下のものが挙げられる。ノボラック樹脂、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリアリレート、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
また、上記熱硬化性樹脂としては、以下のものが挙げられる。フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、などが挙げられる。
また、本発明の磁性キャリアは、表面を樹脂で被覆し、樹脂被覆層を形成させる。本発明の磁性キャリアコア粒子の表面を樹脂で被覆する方法としては、特に限定されないが、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、乾式法、及び流動床のような塗布方法により被覆する方法が挙げられる。中でも、磁性コア粒子を適度に表面に露出させることができる浸漬法がより好ましい。被覆する樹脂の量としては、磁性コア粒子100質量部に対し、0.1質量部以上5.0質量部以下であることが、金属酸化物部分を表面に適度に露出させることができ、好ましい。
次に、本発明においてその目的を達成するに好ましいトナーの構成を以下に詳述する。
トナーに用いられる結着樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でもビニル系樹脂とポリエステル系樹脂が帯電性や定着性でより好ましい。特にポリエステル系樹脂が好ましい。
本発明において、ビニル系モノマーの単重合体又は共重合体、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などを、必要に応じて前述した結着樹脂に混合して用いることができる。
2種以上の樹脂を混合して、結着樹脂として用いる場合、分子量の異なるものを適当な割合で混合するのが好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度は、好ましくは45〜80℃、より好ましくは55〜70℃であり、数平均分子量(Mn)は2,500〜50,000、重量平均分子量(Mw)は10,000〜1,000,000であることが好ましい。
結着樹脂としては以下に示すポリエステル樹脂も好ましい。
ポリエステル樹脂は、全成分中45〜55mol%がアルコール成分であり、55〜45mol%が酸成分であると好ましい。
ポリエステル樹脂の酸価は好ましくは90mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下であり、OH価は好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下である。これは、分子鎖の末端基数が増えるとトナーの帯電特性において環境依存性が大きくなる為である。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度は好ましくは50〜75℃、より好ましくは55〜65℃である。数平均分子量(Mn)は好ましくは1,500〜50,000、より好ましくは2,000〜20,000である。重量平均分子量(Mw)は好ましくは6,000〜100,000、より好ましくは10,000〜90,000である。
本発明において、トナーを磁性トナーとして用いる場合、磁性トナーに含まれる磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライトのような酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄;Fe,Co,Niのような金属、又はこれらの金属とAl,Co,Cu,Pb,Mg,Ni,Sn,Zn,Sb,Be,Bi,Cd,Ca,Mn,Se,Ti,W,Vのような金属との合金、及びこれらの混合物などが挙げられる。
具体的には、磁性材料としては、四三酸化鉄(Fe34)、三二酸化鉄(γ−Fe23)、酸化鉄亜鉛(ZnFe24)、酸化鉄イットリウム(Y3Fe512)、酸化鉄カドミウム(CdFe24)、酸化鉄ガドリニウム(Gd3Fe512)、酸化鉄銅(CuFe24)、酸化鉄鉛(PbFe1219)、酸化鉄ニッケル(NiFe24)、酸化鉄ネオジム(NdFe23)、酸化鉄バリウム(BaFe1219)、酸化鉄マグネシウム(MgFe24)、酸化鉄マンガン(MnFe24)、酸化鉄ランタン(LaFeO3)、鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(Ni)などが挙げられる。
これらの磁性材料は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは20質量部以上150質量部以下、より好ましくは50質量部以上130質量部以下、さらに好ましくは60質量部以上120質量部以下使用する。
本発明で使用される非磁性の着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調整したものが挙げられる。
マゼンタトナー用着色顔料しては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、150、163、166、169、177、184、185、202、206、207、209、220、221、238、254、269;C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35が挙げられる。
着色剤には、顔料単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点から好ましい。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.Iソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27、C.I.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40、C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28などの塩基性染料。
シアントナー用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、2、3、7、15:2、15:3、15:4、16、17、60、62、66;C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチルを1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料。
イエロー用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属化合物、メチン化合物、アリルアミド化合物。具体的には、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74,83、93、95、97,109、110、111、120、127、128、129、147、155、168、174、180、181、185、191;C.I.バットイエロー1、3、20が挙げられる。また、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、ソルベントイエロー162などの染料も使用することができる。
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上30質量部以下であり、より好ましくは0.5質量部以上20質量部以下であり、さらに好ましくは3質量部以上15質量部以下である。
また、上記トナーにおいて、結着樹脂に予め、着色剤を混合し、マスターバッチ化させたものを用いることが好ましい。そして、この着色剤マスターバッチとその他の原材料(結着樹脂及びワックスなど)を溶融混練させることにより、トナー中に着色剤を良好に分散させることができる。
上記トナーは、その帯電性をさらに安定化させる為に必要に応じて荷電制御剤を用いることができる。荷電制御剤は、結着樹脂100質量部当り、0.5質量部以上10質量部以下使用するのが好ましい。0.5質量部未満となる場合には、十分な帯電特性が得られない傾向にあり、10質量部を超える場合には、他材料との相溶性が悪化したり、低湿下において帯電過剰になったりする傾向にある。
荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。
トナーを負荷電性に制御する負荷電性制御剤として、例えば有機金属錯体又はキレート化合物が有効である。モノアゾ金属錯体、芳香族ヒドロキシカルボン酸の金属錯体、芳香族ジカルボン酸系の金属錯体が挙げられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、又はそのエステル類、又は、ビスフェノールのフェノール誘導体類が挙げられる。
トナーを正荷電性に制御する正荷電性制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩などによる変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩などのオニウム塩及びこれらのキレート顔料として、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物など)、高級脂肪酸の金属塩として、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキシドなどのジオルガノスズオキサイドやジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレートが挙げられる。
必要に応じて一種又は二種以上の離型剤を、トナー粒子中に含有させてもかまわない。離型剤としては次のものが挙げられる。
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスが好ましく使用できる。また、酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又は、それらのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したものなどが挙げられる。
離型剤の量は、結着樹脂100質量部あたり、好ましくは0.1質量部以上20質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上10質量部以下である。
また、前記離型剤の示差走査型熱量計(DSC)で測定される昇温時の最大吸熱ピーク温度で規定される融点は、65〜130℃であることが好ましい。より好ましくは80〜125℃であることがよい。融点が65℃未満の場合は、トナーの粘度が低下し、感光体へのトナー付着が発生しやすくなる傾向にあり、融点が130℃超の場合は、低温定着性が悪化する傾向にある。
上記トナーには、トナー粒子に外添することにより、流動性が添加前後を比較すると増加し得る微粉体を流動性向上剤として用いてもかまわない。例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末のようなフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカのような微粉末シリカ、微粉末酸化チタン、微粉末アルミナなどをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルにより表面処理を施し、疎水化処理したものであり、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が30〜80の範囲の値を示すように処理したものが特に好ましい。
流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上10質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上8質量部以下用いる。
トナーを本発明の磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際のキャリア混合比率は、現像剤中のトナー濃度として、好ましくは2質量%以上15質量%以下、より好ましくは4質量%以上13質量%以下である。これにより良好な結果が得られる。トナー濃度が2質量%未満では画像濃度が低下しやすく、15質量%を超えるとカブリや機内飛散が発生しやすい傾向にある。
また、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて現像器に補給するための補給用現像剤では、補給用磁性キャリア1質量部に対しトナー量は、好ましくは2質量部以上50質量部以下である。
次に磁性キャリア、二成分系現像剤及び補給用現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置について例を挙げて説明するが、本発明の磁性キャリアが使用される画像形成装置はこれに限るものではない。
<画像形成方法>
図1において、静電潜像担持体1は図中矢印方向に回転する。静電潜像担持体1は帯電手段である帯電器2により帯電され、帯電した静電潜像担持体1表面には、静電潜像形成手段である露光器3により露光させ、静電潜像を形成する。現像器4は、二成分系現像剤を収容する現像容器5を有し、現像剤担持体6は回転可能な状態で配置され、且つ、現像剤担持体6内部に磁界発生手段をしてマグネット7を内包している。マグネット7の少なくとも一つは潜像担持体に対して対向の位置になるように設置されている。
二成分系現像剤は、マグネット7の磁界により現像剤担持体6上に保持され、規制部材8により、二成分系現像剤量が規制され、静電潜像担持体1と対向する現像部に搬送される。現像部においては、マグネット7の発生する磁界により磁気ブラシを形成する。その後、直流電界に交番電界を重畳してなる現像バイアスを印加することにより静電潜像はトナー像として可視像化される。静電潜像担持体1上に形成されたトナー像は、転写帯電器11によって記録媒体12に静電的に転写される。
ここで、図2に示すように、静電潜像担持体1から中間転写体9に一旦転写し、その後、転写材(記録媒体)12へ静電的に転写してもよい。その後記録媒体12は、定着器13に搬送され、ここで加熱、加圧されることにより、記録媒体12上にトナーが定着される。その後、記録媒体12は、出力画像として装置外へ排出される。なお、転写工程後、静電潜像担持体1上に残留したトナーは、クリーナー15により除去される。その後、クリーナー15により清掃された静電潜像担持体1は、前露光16からの光照射により電気的に初期化され、上記画像形成動作が繰り返される。
図2は、本発明の磁性キャリアを適用可能なフルカラー画像形成装置の一例を示す。
図中のK、Y、C、Mなどの画像形成ユニットの並びや回転方向を示す矢印は何らこれに限定されるものではない。ちなみにKはブラック、Yはイエロー、Cはシアン、Mはマゼンタを意味している。図2において、静電潜像担持体1K、1Y、1C、1Mは図中矢印方向に回転する。各静電潜像担持体は帯電手段である帯電器2K、2Y、2C、2Mにより帯電され、帯電した各静電潜像担持体表面には、静電潜像形成手段である露光器3K、3Y、3C、3Mにより露光し、静電潜像を形成する。
その後、現像手段である現像器4K、4Y、4C、4Mに具備される現像剤担持体6K、6Y、6C、6M上に担持された二成分系現像剤により静電潜像はトナー像として可視像化される。さらに転写手段である中間転写帯電器10K、10Y、10C、10Mにより中間転写体9に転写される。さらに転写手段である転写帯電器11により、記録媒体12に転写され、記録媒体12は、定着手段である定着器13により加熱圧力定着され、画像として出力される。そして、中間転写体9のクリーニング部材である中間転写体クリーナー14は、転写残トナーなどを回収する。
現像方法としては、具体的には、現像剤担持体に交流電圧を印加して、現像領域に交番電界を形成しつつ、磁気ブラシが感光体に接触している状態で現像を行うことが好ましい。現像剤担持体(現像スリーブ)6と感光ドラムとの距離(S−D間距離)は、100μm以上1000μm以下であることが、キャリア付着防止及びドット再現性の向上において好ましい。100μmより狭いと現像剤の供給が不十分になりやすく、画像濃度が低くなる傾向にある。1000μmを超えると磁極S1からの磁力線が広がり磁気ブラシの密度が低くなり、ドット再現性が劣ったり、磁性コートキャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じやすくなる傾向にある。
交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は300V以上3000V以下、好ましくは500V以上1800V以下である。また周波数は500Hz以上10000Hz以下、好ましくは1000以上7000Hz以下であり、それぞれプロセスにより適宜選択して用いることができる。この場合、交番電界を形成するための交流バイアスの波形としては三角波、矩形波、正弦波、又はDuty比を変えた波形が挙げられる。ときにトナー像の形成速度の変化に対応するためには、非連続の交流バイアス電圧を有する現像バイアス電圧(断続的な交番重畳電圧)を現像剤担持体に印加して現像を行うことが好ましい。印加電圧が300Vより低いと十分な画像濃度が得られにくく、また非画像部のカブリトナーを良好に回収することができない傾向にある。また、3000Vを超える場合には磁気ブラシを介して、潜像を乱してしまい、画質低下を招く傾向にある。
良好に帯電したトナーを有する二成分系現像剤を使用することで、カブリ取り電圧(Vback)を低くすることができ、感光体の一次帯電を低めることができるために感光体寿命を長寿命化できる。Vbackは、現像システムにも依るが200V以下、より好ましくは150V以下がよい。コントラスト電位としては、十分な画像濃度が出るように100V以上400V以下が好ましく用いられる。
また、周波数が500Hzより低いと、プロセススピードにも関係するが、感光体の構成としては、通常、画像形成装置に用いられる感光体と同じでよい。例えば、アルミニウム、SUSなどの導電性基体の上に、順に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、必要に応じて電荷注入層を設ける構成の感光体が挙げられる。
導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層は、通常、感光体に用いられるものでよい。感光体の最表面層として、例えば電荷注入層又は保護層を用いてもよい。
<酸価の測定方法>
酸価は、試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。すなわち、試料1g中に含有されている遊離脂肪酸及び樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を酸価という。
本発明において酸価は、JIS K 0070−1992に準じて測定する。具体的には以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95vol%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1Lとする。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.1モル/L塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
試料2.0gを200mLの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を添加しない(すなわち、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)酸価の算出
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
AV=[(B−A)×f×5.61]/S
ここで、AV:酸価(mgKOH/g)、A:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、B:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
<磁性キャリア、多孔質磁性コアの体積平均粒径(D50)の測定方法>
粒度分布測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックMT3300EX」(日機装社製)にて測定を行った。
磁性キャリア、多孔質磁性コアの体積平均粒径(D50)の測定には、乾式測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac」(日機装社製)を装着して行った。Turbotracの供給条件として、真空源として集塵機を用い、風量約33L/sec、圧力約17kPaとした。制御は、ソフトウエア上で自動的に行う。粒径は体積平均の累積値である50%粒径(D50)を求める。制御及び解析は付属ソフト(バージョン10.3.3−202D)を用いて行う。測定条件は下記の通りである。
SetZero時間 :10秒
測定時間 :10秒
測定回数 :1回
粒子屈折率 :1.81%
粒子形状 :非球形
測定上限 :1408μm
測定下限 :0.243μm
測定環境 :23℃、50%RH
<トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いた。実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出した。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れる。この水槽中に前記コンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。また専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
<樹脂被覆層の70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値、及び損失弾性率(G”)の最小値の測定>
測定装置は、回転平板型レオメーター「ARES」(TA INSTRUMENTS社製)を用いる。なお、下記測定試料としては、被覆用樹脂A及びBをトルエンに溶解させ混合し、溶媒除去して得られた試料、又は磁性キャリアからトルエンを用いて溶出させた被覆用樹脂を用いる。
測定試料は、25℃の環境下で、錠剤成型器を用いて、直径7.9mm、厚さ2.0±0.3(mm)の円板状に加圧成型した試料を用いる。前記試料をパラレルプレートに装着し、室温(25℃)から180℃に20分間で昇温して、試料の形を整えた後、粘弾性の測定開始温度である25℃まで冷却し、測定を開始する。この際、初期のノーマルフォースが0になるようにサンプルをセットすることが、重要である。また、以下に述べるように、その後の測定においては、自動テンション調整(Auto Tension Adjustment ON)にすることで、ノーマルフォースの影響をキャンセルできる。
測定は、以下の条件で行う。
(1)直径7.9mmのパラレルプレートを用いる。
(2)周波数(Frequency)1.0Hz
(3)印加歪初期値(Strain)を0.1%に設定する。
(4)25〜120℃の間を、昇温速度(Ramp Rate)2.0(℃/min)で測定を行う。尚、測定においては、以下の自動調整モードの設定条件で行う。自動歪み調整モード(Auto Strain)で測定を行う。
(5)最大歪(Max Applied Strain)を20.0%に設定する。
(6)最大トルク(Max Allowed Torque)200.0(g・cm)とし、最低トルク(Min Allowed Torque)0.2(g・cm)と設定する。
(7)歪み調整(Strain Adjustment)を20.0% of Current Strainと設定する。測定においては、自動テンション調整モード(Auto Tension)を採用する。
(8)自動テンションディレクション(Auto Tension Direction)をコンプレッション(Compression)と設定する。
(9)初期スタティックフォース(Initial Static Force)を100g、自動テンションセンシティビティ(Auto Tension Sensitivity)を40.0gと設定する。
(10)自動テンション(Auto Tension)の作動条件は、サンプルモデュラス(Sample Modulus)が1.0×103(Pa)以上である。
70℃以上100℃以下の範囲における、貯蔵弾性率(G’)、及び損失弾性率(G”)の結果を読み、最小値とその温度を確認する。
<磁性キャリアからの樹脂被覆層の分離及び樹脂被覆層中の被覆用樹脂A及びBの分取>
磁性キャリアから被覆層を分離する方法としては、磁性キャリアをカップに取り、トルエンを用いてコート樹脂を溶出させる。
溶出させた樹脂を、以下の装置を用いて分取する。
[装置構成]
LC−908(日本分析工業株式会社製)
JRS−86(同社;リピートインジェクタ)
JAR−2(同社;オートサンプラー)
FC−201(ギルソン社;フラクッションコレクタ)
[カラム構成]
JAIGEL−1H〜5H(20φ×600mm:分取カラム)(日本分析工業株式会社製)
[測定条件]
温度:40℃
溶媒:THF
流量:5ml/min.
検出器:RI
分取方法は、被覆用樹脂の分子量分布を下記方法で、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bのピーク分子量(Mp)となる溶出時間を予め測定し、その前後でそれぞれの樹脂成分を分取する。その後溶剤を除去し、乾燥させ、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bを得た。なお、樹脂構成は、フーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用いて吸光波数から原子団を特定し、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bを特定した。
<樹脂被覆層における、被覆用樹脂A、被覆用樹脂B及び被覆用樹脂のピーク分子量(Mp)及び含有量比の測定>
被覆用樹脂A、被覆用樹脂B、及び被覆用樹脂のピーク分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下の手順で測定した。
まず、測定試料は以下のようにして作製した。
試料(磁性キャリアから分離した被覆用樹、分取装置で分取した被覆用樹脂A及び被覆用樹脂B)と、テトラヒドロフラン(THF)とを5mg/mlの濃度で混合し、室温にて24時間静置して、試料をTHFに溶解した。その後、サンプル処理フィルター(マイショリディスクH−25−2 東ソー社製、エキクロディスク25CR ゲルマン サイエンスジャパン社製)を通過させたものをGPCの試料とした。
次に、GPC測定装置(HLC−8120GPC 東ソー社製)を用い、前記装置の操
作マニュアルに従い、下記の測定条件で測定した。
(測定条件)
装置:高速GPC「HLC8120 GPC」(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :THF
流速 :1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10ml
また、試料のピーク分子量(Mp)の算出にあたって、検量線は、標準ポリスチレン樹脂(東ソー社製TSK スタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500)により作成した分子量較正曲線を使用した。
また、含有量比については、分子量分布測定のピーク面積比により求めた。図3のように、領域1と領域2が完全に分かれているものは、それぞれの領域の面積比から、樹脂の含有量比を求めた。図4のように、それぞれの領域が重なる場合は、GPC分子量分布曲線の変極点から垂直に横軸に降ろした線で分割し、図4に示す領域1と領域2の面積比から含有量比を求めた。
<粒子の表面官能基濃度の測定法>
・ヒドロキシ基濃度の測定法
インジウム箔上に粒子10mg張り付ける。その際、インジウム箔部が露出しないように粒子を均一に張り付ける。30mlスクリュー管瓶にトリフルオロ酢酸無水物1.0mlを滴下し、系中を蒸気で飽和させる。系中にインジウム箔ごと粒子を入れ、トリフルオロ酢酸無水物雰囲気中に粒子を晒した状態で12時間放置する。この際、粒子がトリフルオロ酢酸無水物に直接付着しないように注意する。粒子をインジウム箔ごと系中から取り出し、設定温度25℃、減圧した乾燥機中に6時間放置した。得られた粒子に対して、XPS分析を行うと、トリフルオロ酢酸無水物由来のC1SXPSピーク(P1)と粒子由来元素のXPSピーク(P2)が検出されるため、下記式(2)に従い、粒子の表面官能基濃度を算出した。尚、測定条件は以下の通りである。
装置 :PHI5000VERSAPROBEII(アルバック・ファイ株式会社)
照射線 :Al Kd線
出力 :25W 15kV
PassEnergy:29.35eV
Stepsize :0.125eV
XPSピーク(P2):Ti2P(TiO2、MgTiO2、CaTiO2、SrTiO2)Zn2P3/2(ZnO)
Al2P(Al23)、Ca2P(CaCO3、CaO)、
Mg2P(MgO、MgCO3)、Sr3D(SrCO3)、
2P(K2CO3
粒子の表面官能基濃度[%]=P1/P2×100 (式2)
<無機粒子の一次粒子の個数平均粒子径の測定方法>
本発明における無機粒子の一次粒子の個数平均粒子径については、透過型電子顕微鏡にて、無機粒子の一次粒子の個数平均粒子径は走査電子顕微鏡でそれぞれ観察し、粒子の長軸と短軸の平均値を粒径とした。また粒子100個の粒径を測定してその平均値を一次粒子の個数平均粒子径とした。
以下、実施例を参照して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。なお、実施例10及び11は参考例である。
<磁性キャリアコア1の製造例>
工程1(秤量・混合工程)
Fe23 68.3質量%
MnCO3 28.5質量%
Mg(OH)2 2.0質量%
SrCO3 1.2質量%
上記フェライト原材料を秤量し、フェライト原料80質量部に水20質量部を加えて粉砕し、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は、80質量%とした。
工程2(仮焼成工程)
混合したスラリーをスプレードライヤー(大川原化工機社製)により乾燥した後、バッチ式電気炉で、窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)、温度1050℃で3.0時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。
工程3(粉砕工程)
仮焼フェライトをクラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、水を加え、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度を70質量%とした。1/8インチのステンレスビーズを用いた湿式ボールミルで3時間粉砕し、スラリーを得た。さらにこのスラリーを直径1mmのジルコニアを用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、体積基準の50%粒子径(D50)が1.3μm仮焼フェライトスラリーを得た。
工程4(造粒工程)
上記仮焼フェライトスラリー100質量部に対し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0質量部、バインダーとしてポリビニルアルコール1.5質量部の割合で添加した後、スプレードライヤー(大川原化工機社製)で球状粒子に造粒、乾燥した。得られた造粒物に対して、粒度調整を行った後、ロータリー式電気炉を用いて700℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーなどの有機物を除去した。
工程5(焼成工程)
窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)で、室温から焼成温度(1100℃)になるまでの時間を2時間とし、温度1100℃で4時間保持し、焼成した。その後、8時間をかけて温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
工程6(選別工程)
凝集した粒子を解砕した後に、目開き150μmの篩で篩分して粗大粒子を除去、風力分級を行い微粉を除去し、さらに磁力選鉱により低磁力分を除去して多孔質磁性コアを得た。得られた多孔質磁性コア粒子は、多孔質状で空孔を有していた。
工程7(充填工程)
得られた多孔質磁性コア粒子100質量部を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、60℃に温度を保ち、2.3kPaまで減圧しながら窒素を導入した。そこにSR2410(東レ・ダウコーニング社製シリコーンレジン)50質量%に対し、トルエン49.5質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン0.5質量%をマルチブレンダーミキサーで10分撹拌したものを多孔質磁性コア粒子に滴下した。滴下量は多孔質磁性コア粒子100質量部対し、樹脂成分の固形分として4.0質量部となるように調整した。
滴下終了後2.5時間そのまま撹拌を続けた後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性コア粒子の粒子内に樹脂溶液1から得られる樹脂組成物を充填した。
冷却後、得られた樹脂充填型磁性コア粒子を回転可能な混合容器内に、スパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD−AT型)に移し、窒素雰囲気下で、2℃/分の昇温速度で、撹拌機の設定温度220℃に昇温した。この温度で1.0時間加熱撹拌を行い、樹脂を硬化させ、さらに1.0時間、200℃を保持しながら撹拌を続けた。
その後室温まで冷却し、樹脂が充填、硬化されたフェライト粒子を取り出し、磁力選鉱機を用いて、非磁性物を取り除いた。さらに、振動篩にて粗大粒子を取り除き樹脂が充填された磁性キャリアコア1を得た。磁性キャリアコア1の体積分布基準の50%粒径(D50)は、38.5μmであった。
<磁性キャリアコア2の製造例>
個数平均粒径0.30μmのマグネタイト粉に対して、4.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液 6質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・処理したマグネタイト 84質量部
上記材料と、28%アンモニア水5質量部、水20質量部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて、生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体が分散された状態の球状の磁性キャリアコア2を得た。磁性キャリアコア2の体積分布基準の50%粒径(D50)は、38.5μmであった。
<磁性キャリア1〜32の製造例>
減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に、表1及び表2に示す被覆用樹脂A、及び被覆用樹脂B、及び表3に示す無機粒子を投入する。比率は表4に示す通りとし、樹脂成分100質量部に対してトルエン900質量部を入れて、樹脂成分が十分に溶融するまで混合し、被覆用樹脂溶液を調製した。この被覆用樹脂を、表5に示す磁性キャリアコア100質量部に対して、樹脂成分の固形分として2.1質量部になるように、樹脂溶液を投入した。
投入の仕方として、まず、1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行った。次いで、さらに1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行い、さらに1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行った。
その後被覆樹脂組成物で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD−AT型)に移した。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度120℃で2時間熱処理した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級した。体積分布基準の50%粒径(D50)39.0μmの磁性キャリア1を得た。
磁性キャリアコアの種類により、表4に示す被覆樹脂量に変更する以外は同様にして、磁性キャリア2〜32を得た。
得られた磁性キャリア1〜32の各物性値を表5に示す。
Figure 0006659142
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<トナー1の製造例>
・結着樹脂(ポリエステル樹脂 酸価;45mgKOH/g OH価;25mgKOH/g Mn;5,000 Mw;70,000) 100質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 6.0質量部
・1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
・ノルマルパラフィンワックス(融点:78℃) 6.0質量部
上記の処方の材料を、ヘンシェルミキサー(FM−75J型、三井鉱山(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−30型、池貝鉄鋼(株)製)にて10kg/hのFeed量で混練(吐出時の混練物温度は約150℃)した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗砕した後、機械式粉砕機(T−250:ターボ工業(株)製)にて15kg/hrのFeed量で微粉砕した。そして、重量平均粒径が5.5μmの粒子を得た。
得られた粒子を回転式分級機(TTSP100、ホソカワミクロン(株)製)にて、微粉及び粗粉をカットする分級を行った。重量平均粒径が6.4μmのシアントナー粒子1を得た。
さらに、下記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、日本コークス社製)に投入し、回転羽根の周速を35.0(m/sec)とし、混合時間3分で混合することにより、シアントナー粒子1の表面に、シリカと酸化チタンを付着させシアントナー1を得た。
・シアントナー粒子1 100質量部
・シリカ 3.5質量部
(ゾルゲル法で作製したシリカ微粒子にヘキサメチルジシラザン処理1.5質量%で表面処理した後、分級によって所望の粒度分布に調整したもの)
・酸化チタン 0.5質量部
(アナターゼ形の結晶性を有するメタチタン酸をオクチルシラン化合物で表面処理したもの)
〔実施例1〕
90質量部の磁性キャリア1に対し、シアントナー1を10質量部加え、振とう機(YS−8D型:(株)ヤヨイ製)にて振とうし、二成分系現像剤300gを調製した。振とう機の振幅条件は200rpm、2分間とした。
一方、5質量部の磁性キャリア1に対し、シアントナー1を95質量部加え、常温常湿23℃/50%RH(以下 N/N)環境において、V型混合機により5分間混合し、補給用現像剤を得た。
この二成分系現像剤及び補給用現像剤を用いて以下の評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン製カラー複写機imageRUNNER ADVANCE C9075 PRO改造機を用いた。
各色現像器に二成分系現像剤を入れ、各色補給用現像剤を入れた補給用現像剤容器をセットし、画像を形成し、耐久試験のなかで各種評価を行った。
なお、耐久試験は、Step;1からStep;4まで、合計100万枚の耐久で、環境や画像比率を以下のように変化させて行った。
Step;1(0枚から20万枚まで)
温度23℃/湿度5RH%(以下 N/L環境)
画像比率3%のFFH出力チャート
Step;2(20万枚から40万枚まで)
温度30℃/湿度80RH%(以下 H/H環境)
画像比率1%のFFH出力チャート
Step;3(400,000枚から600,000枚まで)
温度23℃/湿度5RH%(以下 N/L環境)
画像比率1%のFFH出力チャート
Step;4(60万枚から100万枚まで)
温度30℃/湿度80RH%(以下 H/H環境)
画像比率1%のFFH出力チャート
ここで、FFHとは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFHが256階調の256階調目(ベタ部)である。
その他条件:
紙:レーザービームプリンター用紙CS−814(81.4g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
画像形成速度:A4サイズ、フルカラーで、80(枚/min)で出力できるように改造した。
現像条件:現像コントラストを任意値で調整可能にし、本体による自動補正が作動しないように改造した。
交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は、周波数2.0kHz、Vppが0.7kVから1.8kVまで0.1kV刻みで変えられるように改造した。
各色とも、単色で画像が出力できるように改造した。
各評価項目を以下に示す。
(1)キャリア付着評価(評価T)
Step;3で60万枚出力後、画像比率100%の00H出力チャート(A4全面ベタ白画像)を画像出力途中で電源を切り、クリーニングされる前の静電潜像担持体上を透明な粘着テープを密着させてサンプリングした。そして、1cm×20cm中の静電荷潜像担持体上に付着していた磁性キャリア粒子の個数をカウントし、1cm2当りの付着キャリア粒子の個数を算出し、以下の基準により評価した。評価はシアン単色で行った。
A:0個以上0.5個未満
B:0.5個以上1.0個未満
C:1.0以上1.5個未満
D:1.5個以上2.0個未満
E:2.0個以上2.5個未満
F:2.5個以上
結果を表5に示す。
(2)画像濃度ムラ(評価U)
Step;3において60万枚出力後、画像比率100%のFFH出力チャート(A4全面ベタ画像)を1枚出力した。
反射濃度は、分光濃度計500シリーズ(X−Rite社製)により画像濃度を測定し、判断した。
測定部位は、
画像の先端(先に印刷された方)から0.5cm位置、画像の左端(先に印刷された方を上側とする)から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から7.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から14.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から20.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点
の合計12点とし、最も高い画像濃度と最も低い画像濃度の差を求めた。また50枚のうち最も濃度差のあったものを評価結果とした。
A:0.05未満
B:0.05以上0.10未満
C:0.10以上0.15未満
D:0.15以上0.20未満
E:0.20以上0.25未満
F:0.25以上
結果を表5に示す。
(3)各Stepの耐久前後の画像濃度差(評価V、X)
Step;3、Step;4において、各Stepの最初と最後に、画像比率100%のFFH出力チャート(A4全面ベタ画像)を1枚出力した。出力した画像は、上記濃度ムラで反射濃度を測定し、12点の平均値を算出した。
評価は、各Stepの最初と最後の12点平均値の差分を下記基準で判定した
A:0.00以上0.04未満
B:0.04以上0.08未満
C:0.08以上0.12未満
D:0.12以上0.16未満
E:0.16以上0.20未満
F:0.20以上
結果を表5に示す。
(4)カブリ(評価Y)
Step;3において60万枚出力後、画像比率100%の00H出力チャート(A4全面ベタ白画像)を10枚出力し、白地部分の白色度をリフレクトメーター(東京電色社製)により測定した。その白色度と転写紙の白色度の差からカブリ濃度(%)を算出し、10枚の中で最もカブリ濃度の高いものを評価Yとした。評価基準は次の通りである。
A:0.4%未満
B:0.4%以上0.8%未満
C:0.8%以上1.2%未満
D:1.2%以上1.6%未満
E:1.6%以上2.0%未満
F:2.0%以上
結果を表5に示す。
(5)Step;3とStep;4の耐久後の画像濃度差(評価W)
Step;3とStep;4の最後に画像比率100%のFFH出力チャート(A4全面ベタ画像)を1枚出力した。出力した画像は、上記濃度ムラで反射濃度を測定し、12点の平均値を算出した。
評価は、Step;3とStep;4の12点平均値の差分を下記基準で判定した。
A:0.00以上0.05未満
B:0.05以上0.10未満
C:0.10以上0.15未満
D:0.15以上0.20未満
E:0.20以上0.25未満
F:0.25以上
結果を表5に示す。
(6)トナーの機内飛散評価(評価Z)
Step;4で100万枚耐久終了後、複写機内部を開けて内部のトナー飛散状況を確認した。判定基準は以下の通りとした
A:補給口の周りにのみ、若干飛散がある
B:補給口の周りにのみ、飛散がある
C:補給口の周りと極狭い範囲の周辺に、飛散がある
D:補給口の周りと周辺に、飛散がある
E:中間転写体の一部に若干の飛散がある
F:中間転写体の一部に飛散がある
ただし今回の検討では、いずれも複写機外部にトナーが飛散するレベルではない。結果を表5に示す。
(7)総合判定
上記評価Tから評価Zにおける評価ランクに対し、評価T、V、Y、Zは、(A=5、B=4、C=3、D=2、E=1、F=0)、評価U、W、Xは(A=10、B=8、C=6、D=4、E=2、F=0)として数値化し、合計値を以下の基準により判定を行った。
A:48以上50以下
B:40以上47以下
C:30以上39以下
D:20以上29以下
E:10以上19以下
F:9以下
結果を表6に示す。
実施例1では、いずれの評価においても、非常に良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例2乃至4〕
実施例1と同様に、磁性キャリア2乃至4を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例2乃至4では、実施例1と同様、いずれの評価においても、非常に良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例5、6〕
実施例1と同様に、磁性キャリア5、6を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例5、6では、粘弾特性を変化させている。これにより樹脂被覆層の塗膜強度と靱性の両立に若干の影響が生じるためか、Step;4での評価結果に僅かな影響が出たが、それ以外は非常に良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例7、8〕
実施例1と同様に、磁性キャリア7,8を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例7、8では被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bの量比を若干変化させている。その結果塗膜強度と靱性の両立に若干の影響が生じるためか、Step;4での評価結果に僅かな影響が出たが、それ以外は良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例9〕
実施例1と同様に、磁性キャリア9を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例9は、被覆用樹脂Aにマクロモノマーを使用しなかった。これにより塗膜強度は低下傾向にあるためか、Step;3とStep;4の濃度差にも若干の影響が出たが、それ以外は良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例10〕
実施例1と同様に、磁性キャリア10を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例10は、無機粒子の処理をステアリン酸で行った。その結果、H/H環境での評価が若干悪化により、Step;3とStep;4の濃度差にも若干の影響が出たが、それ以外は良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例11〕
実施例1と同様に、磁性キャリア11を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例11では、無機粒子の処理を行わなかった。その結果、H/H環境での評価が若干悪化により、Step;3とStep;4の濃度差にも若干の影響が出たが、それ以外は良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例12〕
実施例1と同様に、磁性キャリア12を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例12では、無機粒子のヒドロキシ基濃度が低くなった。これにより塗膜強度は低下傾向にある。その影響で、長期耐久性が低下し、Step;4の評価に影響がでた。また、Step;3とStep;4の濃度差にも若干の影響が出たが、それ以外は良好な結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例13〕
実施例1と同様に、磁性キャリア13を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例13では、酸化カルシウムを使用した。これにより、帯電性のバラツキが生じたためか、Step;3、及びStep;4の両方で、影響が生じたが、それ以外は問題無い結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例14、15〕
実施例1と同様に、磁性キャリア14、15を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例14、15では、無機粒子の粒子径を変化させた。その結果、塗膜強度と靱性の両立に影響が生じるためか、Step;4の評価に影響が出た。しかしそれ以外は問題ない結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例16、17〕
実施例1と同様に、磁性キャリア16、17を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例16、17では、無機粒子の粒子径を変化させた。その結果、塗膜強度と靱性の両立に影響が生じるためか、Step;4の評価に影響が出た。しかしそれ以外は問題ない結果であった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例18、19〕
実施例1と同様に、磁性キャリア18、19を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例18、19では、被覆用樹脂Aと被覆樹脂Bの使用量比率を大きく変化させた。その結果塗膜強度と靱性の両立に影響が生じるためか、Step;3、Step;4ともに評価に影響が出た。しかし複写機用キャリアとして、使用可能レベルであった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例20、21〕
実施例1と同様に、磁性キャリア20、21を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例20、21では、被覆用樹脂Bの酸価を大きく変化させた。その結果、塗膜強度と靱性の両立に影響が生じるためか、Step;3、Step;4ともに評価に影響が出た。しかし結果は複写機用キャリアとして、使用可能レベルであった。評価結果を表6及び7に示す。
〔実施例22〕
実施例1と同様に、磁性キャリア22を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
実施例22では、被覆用樹脂Aの酸価を高くした。これにより樹脂被覆層の平滑性に影響が生じ、Step;3、Step;4ともに評価に影響が出た。しかし結果は複写機用キャリアとして、使用可能レベルであった。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例1、2〕
実施例1と同様に、磁性キャリア23、24を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例1、2では、被覆用樹脂A又はBの含有量を大きく変化させた。その結果、塗膜強度と靱性の両立に大きな影響が生じるためか、Step;3、Step;4ともに評価に影響が出た。特にStep;3とStep;4の濃度差にも若干の影響が出た。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例3〕
実施例1と同様に、磁性キャリア25を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例3では、無機粒子の添加量を非常に多量に添加した。その結果、とくに被覆樹脂層の靱性が悪化し、特にStep;4の結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例4、5〕
実施例1と同様に、磁性キャリア26、27を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例4、5では、被覆用樹脂Bの酸価を非常に大きく変化させた。
比較例4では、被覆用樹脂Bの酸価が高すぎることで、樹脂被覆層の靱性が得られず、特にStep;4の結果が悪化した。
比較例5では、被覆用Bの酸価が低すぎることで、樹脂被覆層の塗膜強度が不足し、特にStep;4の結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例6〕
実施例1と同様に、磁性キャリア28を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例6では、被覆用樹脂Aの酸価が大き過ぎる。その結果被覆用樹脂Aの特徴である、樹脂被覆層表面の平滑性が損なわれ、Step;3、Step;4ともに結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例7〕
実施例1と同様に、磁性キャリア29を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例7では、被覆用樹脂Aに脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを使用しなかった。その結果被覆用樹脂Aの特徴である、樹脂被覆層表面の平滑性が損なわれ、Step;3、Step;4ともに結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例8〕
実施例1と同様に、磁性キャリア30を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例8では、被覆用樹脂Aの中に、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを有した、酸価を有するアクリル系樹脂を使用し、被覆用樹脂Bを使わない例である。これは、樹脂の自己凝集の影響か、余膜面の平滑性や塗膜強度に思うような効果が得られず、Step;3、Step;4ともに結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例9〕
実施例1と同様に、磁性キャリア31を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例9では、被覆用樹脂Aに脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを使用せず、酸価を有するアクリル系樹脂を使用し、被覆用樹脂Bを使わない例である。比較例8同様、樹脂の自己凝集の影響か、塗膜面の平滑性や塗膜強度に思うような効果が得られず、Step;3、Step;4ともに結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
〔比較例10〕
実施例1と同様に、磁性キャリア32を使用して実施例1と同じ比率で二成分系現像剤及び補給用現像剤を調製した。得られた現像剤を用いる以外は実施例1と同様にして評価を行った。
比較例10では、被覆用樹脂Aに脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマー、マクロモノマーを使用せず、酸価を有するアクリル系樹脂を使用し、無機粒子として、炭酸カリウムを使用した。比較例8、9同様、樹脂の自己凝集の影響か、塗膜面の平滑性や塗膜強度に思うような効果が得られず、Step;3、Step;4ともに結果が悪化した。評価結果を表6及び7に示す。
Figure 0006659142
Figure 0006659142
1、1K、1Y、1C、1M:静電潜像担持体、2、2K、2Y、2C、2M:帯電器、3、3K、3Y、3C、3M:露光器、4、4K、4Y、4C、4M:現像器、5:現像容器、6、6K、6Y、6C、6M:現像剤担持体、7:マグネット、8:規制部材、9:中間転写体、10K、10Y、10C、10M:中間転写帯電器、11:転写帯電器、12:転写材(記録媒体)、13:定着器、14:中間転写体クリーナー、15、15K、15Y、15C、15M:クリーナー、16:前露光

Claims (12)

  1. 磁性キャリアコア表面に樹脂被覆層が形成された磁性キャリアであって、
    前記樹脂被覆層は、
    i)脂環式の炭化水素基を有するアクリル酸エステル又は脂環式の炭化水素基を有するメタクリル酸エステルを含むモノマーを重合して得られる、酸価が0.0mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Aと、
    ii)アクリル酸又はメタクリル酸を含むモノマーを重合して得られる、酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下の被覆用樹脂Bと、
    iii)Mg、Al、Zn、Ca、Sr、及びTiから選ばれる金属元素を含む金属酸化物粒子、及び/または炭酸塩粒子から選択される一種または二種以上の無機粒子
    とを含有し、
    前記樹脂被覆層に含有される全樹脂成分を100質量部としたとき、
    i)前記被覆用樹脂Aの含有量は10質量部以上90質量部以下であり、
    ii)前記被覆用樹脂Bの含有量は10質量部以上90質量部以下であり、
    iii)前記無機粒子の含有量は1.0質量部以上50.0質量部以下
    であり、
    前記無機粒子は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、及びアルミネートカップリング剤から選択される1種又は2種以上の化合物により表面処理された粒子であることを特徴とする磁性キャリア。
  2. 前記無機粒子の一次粒子の個数平均粒子径が、50nm以上2000nm以下である請求項1に記載の磁性キャリア。
  3. 前記金属酸化物粒子は、MgO、Al23、ZnO、TiO2、SrTiO3、CaTiO3、及びMgTiO3から選択される1種又は2種以上である請求項1または2に記載の磁性キャリア。
  4. 前記炭酸塩粒子は、CaCO3、MgCO3、及びSrCO3から選択される1種又は2種以上である請求項1または2に記載の磁性キャリア。
  5. 表面処理された前記無機粒子の表面のヒドロキシ基濃度は、10.0%以上である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の磁性キャリア。
  6. 前記被覆用樹脂Aは、脂環式の炭化水素基を有するアクリル酸エステル又は脂環式の炭化水素基を有するメタクリル酸とマクロモノマーとを共重合することにより得られた重合体であり、
    前記マクロモノマーは、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリルから選ばれる1種又は2種以上のモノマーを重合することにより得られたマクロモノマーである請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁性キャリア。
  7. 前記被覆用樹脂Bは、アクリル酸またはメタクリル酸極性基を有するモノマーとを共重合することにより得られた重合体であって、前記極性基を有するモノマーが、カルボキシ基及び/またはスルホン酸基を有するモノマーである請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁性キャリア。
  8. 前記樹脂被覆層の70℃以上100℃以下における粘弾性測定において、貯蔵弾性率(G’)の最小値が9.0×107Pa以上1.0×1010Pa以下であり、損失弾性率(G”)の最小値が9.0×106Pa以上1.0×109Pa以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の磁性キャリア。
  9. 結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーと、磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤であって、
    前記磁性キャリアが、請求項1乃至のいずれか一項に記載の磁性キャリアであることを特徴とする二成分系現像剤。
  10. 静電潜像担持体を帯電する帯電工程、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着工程を有し、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて、補給用現像剤が現像器に補給され、現像器内で過剰になった磁性キャリアが必要に応じて現像器から排出される画像形成方法に使用するための補給用現像剤であって、
    前記補給用現像剤は、補給用磁性キャリアと結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーとを含有し、
    前記補給用現像剤は、前記補給用磁性キャリア1質量部に対して前記トナーを2質量部以上50質量部以下の配合割合で含有しており、
    前記補給用磁性キャリアは、請求項1乃至のいずれか一項に記載の磁性キャリアであることを特徴とする補給用現像剤。
  11. 静電潜像担持体を帯電する帯電工程、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を現像器内の二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、転写されたトナー像を転写材に定着する定着工程を有し、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて、補給用現像剤が現像器に補給され、現像器内で過剰になった磁性キャリアが必要に応じて現像器から排出される画像形成方法であって、
    前記補給用現像剤は、補給用磁性キャリアと結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー粒子を有するトナーとを含有し、
    前記補給用現像剤は、前記補給用磁性キャリア1質量部に対して前記トナーを2質量部以上50質量部以下の配合割合で含有しており、
    前記補給用磁性キャリアは、請求項1乃至のいずれか一項に記載の磁性キャリアであることを特徴とする画像形成方法。
  12. 静電潜像担持体を帯電する帯電工程、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記静電潜像を二成分系現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び転写された前記トナー像を前記転写材に定着する定着工程を有する画像形成方法であって、
    前記二成分系現像剤として、請求項に記載の二成分系現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
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